淺談高爐煉鐵原燃料質(zhì)量改善對策

劉 鑫

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司，河北 唐山 063200）

1 相關(guān)概況

某鋼廠高爐正式投入以來，生鐵產(chǎn)量、利用系數(shù)、入爐焦比等各項指標均達到設(shè)計要求，高爐運行一直保持穩(wěn)定健康狀態(tài)。然而，隨著市場以及原燃料采購等多個因素的影響，高爐煉鐵原燃料質(zhì)量持續(xù)下降，特別是焦炭熱性能以及燒結(jié)礦成分占比波動都是比較大的，對于高爐的順利運行以及技術(shù)經(jīng)濟指標都會造成十分嚴重的沖擊。所以，對高爐實施原燃料管理，全面提升富氧以及頂壓，還有風(fēng)溫，持續(xù)擴大礦批等系列措施，從而通過爐外原燃料的管控措施實現(xiàn)爐內(nèi)的高效運行。

2 原燃料質(zhì)量變化對高爐煉鐵的影響

有數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，截至2020年上半年，在72個重點企業(yè)統(tǒng)計（包含12個單位沒有經(jīng)營煉鐵業(yè)務(wù)）當(dāng)中有36個鋼鐵企業(yè)每年的煉鐵工序能耗相比較往年升高了很多，最大升幅達到了64kg/t，而且升幅超過了24kg/t，實現(xiàn)指標升幅的企業(yè)一共達到了21個。另外，還有42家企業(yè)入爐焦比明顯升高，最大的升幅達到了125kg/t。從爐外角度分析，導(dǎo)致以上變化的根本原因就是由于煉鐵原燃料質(zhì)量變差了。

最近幾年來，國內(nèi)工業(yè)水平雖然在不斷提升，但是和其他發(fā)達國家比較，我國的冶金焦質(zhì)量依然比其他國家低很多，尤其是灰份比較低（通常維持在8%左右），而且M10比較低（維持在6%到7%之間），還有，含硫量也比較低（＜0.6%）。此外，國內(nèi)高爐煉鐵廠對于提升高焦炭的質(zhì)量存在認識不夠的問題，這也是導(dǎo)致我國高爐煉鐵技術(shù)經(jīng)濟指標相比較國外先進國家來說存在巨大差距的主要原因之一。對此，一些大型高爐煉鐵廠應(yīng)當(dāng)充分認識到，應(yīng)用大高爐必須提升焦炭質(zhì)量，因為大高爐對焦炭質(zhì)量方面做出的要求必然要比中小高爐高出許多。如果高爐擴容了，各項經(jīng)濟指標可能會持續(xù)變差，因此，很多企業(yè)在提升經(jīng)濟技術(shù)指標方面都承受過十分深刻的教訓(xùn)。從目前情況來看，很多中小高爐使用的焦炭質(zhì)量都會比大高爐高出很多，也能夠創(chuàng)造出更好的煉鐵技術(shù)經(jīng)濟指標，這個問題，應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)國內(nèi)大高爐企業(yè)的重視。

高爐原燃料—燒結(jié)礦、球團礦的質(zhì)量好壞也是衡量高爐能否正常運行的重要指標，從具體的生產(chǎn)實踐可以看出，燒結(jié)以及球團轉(zhuǎn)鼓指數(shù)如果每提升1%，那么高爐產(chǎn)量就能夠提升1.9%。此外，高爐煉鐵對于原燃料的顆粒度也有著非常高的要求，要求顆粒度比較小，而且要均勻，顆粒大小要穩(wěn)定。并且，粒度上限規(guī)定的具體區(qū)間應(yīng)當(dāng)非常窄，必須控制大塊顆粒混入其中。此外，天然礦石塊礦入爐粒度從以前的10mm~40mm下降到了8mm~30mm的時候，那么高爐的摻量就可以增加到9.6%，而且焦比將會下降3.1%。此外，入爐礦品位以及堿度也會對高爐煉鐵的質(zhì)量帶來影響。

3 提升原燃料質(zhì)量的有效措施

3.1 提高焦炭質(zhì)量的措施

第一，優(yōu)選煉焦煤以及優(yōu)化配煤比。我們應(yīng)當(dāng)對硬煤以及非焦煤重新細磨，并且和入爐煤混勻之后再使用，可以有效提升焦炭強度。要把裝爐煤的其中一部分做好壓塊成型處理，在進行壓塊成型處理的時候還可以添加一些焦油，比如可以采取混均以及壓成煤球等具體的方法進行處理，還要和散狀煤料進行混合之后裝入爐內(nèi)進行煉焦，獲得的效果和搗固煉焦是十分相似的，所達到的煤密度能夠達到800km/m3，有助于提升焦炭質(zhì)量。把煉焦煤放入到焦爐外進行搗固，能夠讓堆積密度提升到950kg/m3~1150kg/m3，能夠有效提升焦炭M40的數(shù)值至少1%~6%，而且還能夠降低M10值大約2%~4%，也能至少提升1%~6%的CSK數(shù)值。第二，采用干法熄焦的做法，能夠讓焦炭M40的數(shù)值提升3%到8%，也可以讓M10數(shù)值降低0.3%到0.8%，而且粒度比較均勻，能夠降低反應(yīng)性。第三，采用水少熄焦的做法。這種做法不僅具備干法熄焦的諸多優(yōu)點，但是也存在一定的缺陷，比如焦的余熱很難回收，而且運行費用也能夠有效降低。第四，持續(xù)降低焦煤水份，不僅可能節(jié)能，同時還能提升焦炭堆積密度。能夠讓水份占比控制到6%左右，而且讓堆積密度也能夠提升約4%～7%。

3.2 提升燒結(jié)礦質(zhì)量的措施

相比較其他要素，高堿度燒結(jié)礦有著典型的強度好以及含F(xiàn)eO低，而且還原性好以及軟化溫度比較高的特點，其還原粉化率也比較低。其中，高堿度通常指的是堿度維持在1.8~2.0之間。但是，不同企業(yè)應(yīng)當(dāng)結(jié)合企業(yè)自身的情況以及使用礦石的特殊性能來決定企業(yè)燒結(jié)礦的堿度。比如，通過研究可以看出，第三代燒結(jié)礦堿度最好維持在1.39，而且強度最好。此外，燒結(jié)礦所用礦粉粒度還應(yīng)當(dāng)控制到8mm之下，溶劑以及焦粉的粒度都應(yīng)當(dāng)維持在3mm以下，如果粒度高于3mm應(yīng)當(dāng)進行重新破碎處理，保證焦粉粒度在0.25mm以下最好，而且粒度越小越好。提升燒結(jié)礦質(zhì)量最為關(guān)鍵的要素是要對原料進行混勻處理，還要進行制粒處理。原料一次混合的時候要控制好水份的配比，比如磁鐵礦以及赤鐵礦水份的占比維持在7%到9%之間，波動范圍應(yīng)當(dāng)小于0.5%。此外，一次混合時水量增加的比例應(yīng)當(dāng)增加至總量的90%之上，從而保證物流的制粒以及潮濕度。在進行二次混全處理的時候，其主要任務(wù)是進行強化制粒處理。一次混合以及二次混合的具體時間比應(yīng)當(dāng)是2:1，兩次混合的總時長為9分鐘。但是，也要結(jié)合所處不同企業(yè)的具體情況進行處理，比如北方企業(yè)如果在冬天進行混合的畫，那么要先對混合料進行預(yù)熱，預(yù)熱到燒結(jié)礦飛起溫度的露點之上。也可以把細粒礦粉實現(xiàn)做好制粒處理，之后再和粗粒級組份做出混合。在具體的制粒過程當(dāng)中，還可以加上些微的皂土。還要對燒結(jié)機的點火溫度進行有效控制。除此之外，對于燒結(jié)機內(nèi)的料層厚度以及機速，還有減少漏風(fēng)等各項技術(shù)措施加以應(yīng)用都可以提升燒結(jié)礦的質(zhì)量。

3.3 提升球團礦質(zhì)量的措施

具體的做法是保證-200網(wǎng)目粒度的精礦粉高于85%，要對粒度較粗的礦數(shù)做出潤磨。在具體造球的時候可以適當(dāng)添加一些水分以及皂土，或者是添加一些有機皂土，這種做法有助于礦粉成球以及提升生球強度。另外，也可以使用大型鏈篦機，使用回轉(zhuǎn)窯培燒工藝能夠提升球團礦質(zhì)量，有助于對球干燥以及焙燒維持均勻和穩(wěn)定的狀態(tài)。

4 強化料場科學(xué)管理

4.1 優(yōu)化料場堆存方式

對于料場的各種原燃料，要形成科學(xué)的堆存管理，特別是煤料場，品種多，料量大，面積廣，要進行模塊化管理——即將高爐噴吹煤、國內(nèi)煉焦煤、進口煉焦煤等按照分割區(qū)域堆存，既能避免各個煤種的相互混料風(fēng)險，又能保證煉焦煤配煤前的入爐質(zhì)量。在近幾年，很多企業(yè)已經(jīng)開始了堆取料機無人化的探索與發(fā)展，通過數(shù)字化的操作，避免了由于人為的干預(yù)造成的原燃料質(zhì)量的波動。

4.2 料場配套設(shè)施的完善

料場的管理是針對原燃料管理的基礎(chǔ)性工作，首先是加快完善料場配套設(shè)施建設(shè)，包括擋風(fēng)墻、防風(fēng)網(wǎng)、干霧抑塵設(shè)施、消防設(shè)施等建設(shè)，這樣，既能保證高爐原燃料進入料場內(nèi)的存儲質(zhì)量、減少因為惡劣天氣造成的原燃料的損耗，又能保證原燃料的安全存儲。此外，還要重視料場的地面問題，將地面鋪平壓實，硬化，為后續(xù)的原燃料盤點工作提供便利條件。

4.3 加快建設(shè)原料場信息化管理

原燃料信息系統(tǒng)具有原始數(shù)據(jù)可靠性高、數(shù)據(jù)交換方便等待點、能夠全面覆蓋原燃料入庫計量到采制樣、化驗、統(tǒng)計、核算等主要業(yè)務(wù)范圍，減少原燃料數(shù)據(jù)人工錄入、人工統(tǒng)計、電話查詢以及報表的人工傳送、提高數(shù)據(jù)的準確性、及時性和科學(xué)性、最終提升料場的實際工作效率。

5 總結(jié)

綜上文所述，高爐作為原燃料的最終用戶，必須堅持“穩(wěn)定精料和低成本運行”的原則，對質(zhì)量差、雜質(zhì)高的原燃料盡可能的少用或不用。面對鋼材市場的激烈競爭，對高爐的原燃料一方面爭取優(yōu)質(zhì)的原燃料資源，嚴把質(zhì)量關(guān)，另一方面還要從內(nèi)部挖潛著手，通過科學(xué)的改善措施強化入爐前的原燃料質(zhì)量，確保高爐低運行成本并逐步提升各項經(jīng)濟指標。